陽子線治療

陽子線治療
ミネソタ州ロチェスターのメイヨークリニックの陽子線治療装置
その他の名前	陽子線治療
ICD-10-PCS	Z92.3
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医学において、陽子線治療、または陽子線放射線治療は、陽子線を使用して病変組織を照射する粒子線治療の一種であり、主にがんの治療に使用されます。他の種類の外部放射線治療と比較した陽子線治療の主な利点は、陽子線量が狭い範囲の深さに照射されるため、近くの健康な組織への入射、出射、または散乱放射線量が最小限に抑えられることです。

腫瘍を光子線治療と陽子線治療のどちらで治療するかを評価する際、標的組織に高い放射線量を照射すると同時に、危険にさらされている近くの臓器への放射線を大幅に減らすことが重要である場合、医師は陽子線治療を選択することがあります。^[1]米国放射線腫瘍学会の陽子線治療に関するモデル方針では、周囲の正常組織を温存することが「光子線ベースの放射線治療では十分に達成できない」場合、陽子線治療が妥当であるとされ、患者に利益をもたらす可能性があるとしています。^[2]光子線放射線治療と同様に、陽子線治療は、がんを最も効果的に治療するために、手術や化学療法と組み合わせて使用​​されることがよくあります。

陽子線治療は、電離放射線を使用する外部放射線治療の一種です。陽子線治療では、医療従事者は粒子加速器を使用して陽子線を腫瘍に照射します。 ^{[4] [5]}これらの荷電粒子は細胞のDNAに損傷を与え、最終的には細胞の増殖を止めて細胞を死滅させ、腫瘍を除去します。癌細胞は分裂率が高く、DNA損傷を修復する能力が限られているため、DNAへの攻撃に対して特に脆弱です。DNA修復に特定の欠陥がある癌の中には、陽子線照射に対してより敏感なものがある可能性があります。^[6]

陽子線治療では、腫瘍の形状と深さに適合した放射線を照射し、周囲の正常組織の大部分を温存するという、非常に適合性の高いビームを医師が照射することができます。^[7]例えば、陽子線治療を最も先進的なタイプの光子線治療である強度変調放射線治療（IMRT）と体積変調放射線治療（VMAT）と比較すると、陽子線治療では全身放射線量を50%～60%低く抑えながら、腫瘍に同等かそれ以上の放射線量を照射することができます。^{[8] [1]}

陽子は腫瘍の形状に合わせてエネルギーを集中させることができるため、周囲の組織には低線量の放射線しか照射されません。その結果、患者の副作用が少なくなります。特定のエネルギーを持つ陽子はすべて、一定の透過範囲を持っており、その距離を超えて透過する陽子はごくわずかです。^[9]また、組織に照射される線量は、粒子の射程距離の最後の数ミリメートルでのみ最大になります。この最大値は、拡散ブラッグピークと呼ばれ、しばしばSOBPと呼ばれます（図を参照）。^[10]

より深いところにある腫瘍を治療するには、通常MeV（メガ電子ボルト）で表すより高いエネルギーのビームが必要です。陽子線治療に使用される加速器は通常、70～250MeVのエネルギーの陽子を生成します。治療中に陽子のエネルギーを調整することで、腫瘍内の細胞へのダメージを最大化できます。腫瘍よりも体表面に近い組織は放射線量が少なく、したがってダメージも少なくなります。体の深部にある組織は陽子をほとんど浴びないため、線量は計り知れないほど小さくなります。^[9]

ほとんどの治療では、異なる深さにブラッグピークを持つ異なるエネルギーの陽子が腫瘍全体の治療に使用されます。これらのブラッグピークは、このセクションの図では細い青い線で示されています。腫瘍の後ろ（または腫瘍より深い）組織にはほとんど放射線が照射されませんが、腫瘍の前（腫瘍より浅い）組織には SOBP に基づいて放射線量が照射されます。

設置されている陽子線治療システムのほとんどは等時性サイクロトロンを使用している。^{[11] [12]サイクロトロンは操作が簡単で信頼性が高く、特に}超伝導磁石を使用することで小型化できると考えられている。^[13] シンクロトロンも使用でき、さまざまなエネルギーでの製造が容易であるという利点がある。^{[14]光子放射線治療に使用される} 線形加速器は、サイズとコストの制限が解決されたため、市販されつつある。^[15]最新の陽子線システムには、腫瘍の輪郭を毎日評価するための高品質画像、3D線量分布を示す治療計画ソフトウェア、および複数の治療室を1つの加速器に接続するなど、さまざまなシステム構成が組み込まれている。 これらの技術の進歩と、陽子線臨床データの継続的な増加により、陽子線治療を提供する病院の数は増え続けている。

FLASH放射線療法は、非常に高い線量率（大きなビーム電流が必要）を使用する光子線および陽子線治療用に開発中の技術です。臨床応用されれば、治療時間を1秒のセッション1～3回に短縮し、副作用をさらに軽減することができます。^{[16] [17] [18] [19]}

高エネルギー陽子線が効果的な治療になり得るという最初の示唆は、ハーバードサイクロトロン研究所（HCL）の設計に携わっていたロバート・R・ウィルソンが1946年に発表した論文^{[20]でなされました。 [21]}最初の治療は物理学研究用に建設された粒子加速器で行われ、特に1954年にバークレー放射線研究所、1957年にスウェーデンのウプサラで行われました。1961年に、HCLとマサチューセッツ総合病院（MGH）の間で陽子線治療を追求するための協力が始まりました。その後41年間、このプログラムはこれらの技術を改良、拡張しながら、2002年にサイクロトロンが閉鎖されるまでに9,116人の患者を治療した^[22]。ソ連では、1967年にドゥブナのJINRのシンクロサイクロトロンで最大200MeVのエネルギーの治療用陽子線が得られました。 1969年に患者の治療を開始したロシアのモスクワにあるITEPセンターは、現在も稼働している最古の陽子線センターです。スイスのポール・シェラー研究所は、 1984年に眼の腫瘍を治療する世界初の陽子線センターでした。さらに、同研究所は1996年にペンシルビームスキャンを発明し、これが陽子線治療の最先端技術となりました^{[23] 。}

世界初の病院内陽子線治療センターは、1989年に開設された英国のクラッターブリッジ腫瘍センターの眼腫瘍用低エネルギーサイクロトロンセンターであり^[24] 、続いて1990年にカリフォルニア州ロマリンダのロマリンダ大学医療センター（LLUMC）に開設された。その後、マサチューセッツ総合病院の北東陽子線治療センターがオンラインになり、2001年と2002年にHCL治療プログラムが同センターに移管された。2023年の初めの時点で、米国には41の陽子線治療センターがあり、^[25]全世界で合計89の陽子線治療センターがある。^{[26] 2020年の時点で、}日立、イオンビームアプリケーションズ、メビオンメディカルシステムズ、プロノバソリューションズ、プロトムインターナショナル、バリアンメディカルシステムズの6つのメーカーが陽子線治療システムを製造している。

最新の陽子線治療であるペンシルビームスキャンは、標的の腫瘍の形状にぴったりと沿って必要な線量を与えるように、標的の上で陽子線を横方向に走査して治療を行います。ペンシルビームスキャンが使用される前は、腫瘍専門医は散乱法を使用して幅広いビームを腫瘍に向けていました。 ^[27]

最初に市販された陽子線送達システムは、散乱プロセス、つまり受動散乱を利用して治療を行った。散乱陽子線治療では、陽子線は散乱装置によって広げられ、その後、陽子の進路にコリメータや補償器などの部品を配置することでビームが整形される。コリメータはフライス盤を使って患者ごとに特注された。 ^[28]受動散乱は、標的体積に沿って均一な線量を与える。そのため、受動散乱では、標的近傍の線量分布の制御がより限定的になる。時が経つにつれ、多くの散乱治療システムがペンシルビームスキャンを行うようにアップグレードされてきた。散乱治療は最初に利用できたタイプの陽子線治療であったため、陽子線治療に関する臨床データのほとんど、特に2020年時点の長期データは、散乱技術によって取得されたものである。

より新しく、より柔軟な照射方法はペンシルビームスキャン法で、ビームがターゲット上を横方向に走査し、腫瘍の形状にぴったりと沿って必要な線量を照射します。このコンフォーマル照射は、細い陽子ビームレットの磁気スキャンにより線量を整形することで実現され、アパーチャや補償器は必要ありません。複数のビームが異なる方向から照射され、治療ノズルの磁石が陽子ビームを誘導してターゲットの体積層に沿わせ、線量を層ごとに塗布します。このタイプのスキャン照射は柔軟性と制御性が高く、陽子線量を腫瘍の形状にさらに正確に沿わせることができます。^[28]

1996年からポール・シェラー研究所で使用されているペンシルビームスキャンによる陽子線照射^[28]は、最も精密な陽子線照射である強度変調陽子線治療（IMPT）を可能にする。陽子線治療におけるIMPTは、従来の光子線治療におけるIMRTと同じであり、周囲の組織を避けながら腫瘍により密着した治療である。^{[29]事実上、すべての新しい陽子線システムはペンシルビームスキャンのみを提供している。}メモリアル・スローン・ケタリングがんセンターが主導した研究では、鼻腔および副鼻腔の悪性腫瘍患者に対するIMPTは受動散乱と比較して局所制御を改善できることが示唆されている。^[30]

2019年末までに、合計約20万人の患者が陽子線治療を受けたと推定されています。医師は、大きく分けて2つのカテゴリーの病気を治療するために陽子線を使用しています。

• より高い放射線量、すなわち線量増加によく反応する疾患部位。線量増加は、従来の放射線治療よりも「治癒」（すなわち局所制御）の確率が高いことが時々示されている。^[31]これらには、とりわけ、ぶどう膜 黒色腫（眼腫瘍）、頭蓋底および傍脊柱腫瘍（軟骨肉腫および脊索腫）、および切除不能肉腫が含まれる。これらすべての症例において、陽子線治療は、従来の放射線治療よりも局所制御の確率を大幅に改善する。^{[32] [33] [34]}眼腫瘍の場合、陽子線治療は自然眼を維持する率も高い。^[35]
• 陽子線治療の精度向上により正常組織への線量を減らし、望ましくない副作用を減らす治療法。この場合、腫瘍への線量は従来の治療法と同じであるため、病気の治癒確率の増加は期待できません。代わりに、正常組織への線量を減らし、望ましくない副作用を減らすことに重点が置かれています。^[31]

2つの顕著な例としては、小児腫瘍（髄芽腫など）と前立腺がんがあります。

小児がんに対する従来の放射線療法の不可逆的な長期的副作用は十分に文書化されており、成長障害、神経認知毒性、学習および言語発達への影響を伴う聴器毒性、および腎臓、内分泌および生殖腺の機能障害が含まれる。放射線誘発性の二次悪性腫瘍は、報告されているもう 1 つの非常に深刻な副作用である。陽子線放射線療法を使用する場合、射出線量が最小限であるため、周囲の正常組織への線量が大幅に制限され、急性毒性が軽減され、これらの長期的副作用のリスクにプラスの影響を与える。たとえば、頭蓋脊髄照射を必要とするがんは、陽子線治療による射出線量がないことから恩恵を受ける。心臓、縦隔、腸、膀胱、および椎骨の前方にある他の組織への線量が排除されるため、急性胸部、胃腸、および膀胱の副作用が軽減される。^{[36] [37] [38]}

眼の腫瘍に対する陽子線治療は、比較的低エネルギーの陽子（約70 MeV）しか必要としないという特別なケースです。この低エネルギーのため、一部の粒子線治療センターでは眼の腫瘍のみを治療しています。^[22]眼に近い組織に対する陽子線、またはより一般的にはハドロン線治療は、画像誘導粒子線治療における他の患者位置検証アプローチとは大幅に異なる、眼の位置合わせを評価するための洗練された方法を提供します。^[39]位置検証と補正では、患者の視力を維持するために、放射線が視神経などの敏感な組織を免れるようにする必要があります。

眼腫瘍の場合、放射線療法の種類の選択は、腫瘍の位置と範囲、腫瘍の放射線抵抗性（腫瘍を除去するために必要な線量の計算）、および近くの重要な構造に対する治療の潜在的な毒性副作用によって異なります。^[40]たとえば、陽子線治療は網膜芽細胞腫^[41]と眼内黒色腫の選択肢です。^[42]陽子線の利点は、目の敏感な構造を温存しながら腫瘍を効果的に治療できる可能性があることです。^[43]その有効性を考えると、陽子線治療は眼黒色腫の「ゴールドスタンダード」治療と言われています。^{[44] [45]}眼の治療のための陽子線治療に運動量冷却技術を導入すると、その有効性が大幅に向上します。 ^[46]この技術は、健康な臓器に投与される放射線量を減らすのに役立つと同時に、治療が数秒以内に完了することを保証します。その結果、患者は治療中に快適性が向上します。

頭蓋底腫瘍に対する放射線治療を受ける場合、放射線の副作用には、下垂体腫瘍に対する放射線治療後の下垂体ホルモン機能不全や視野欠損、頭蓋神経障害（神経損傷）、放射線誘発性骨肉腫（骨がん）、放射線により顎または頭蓋底の骨の一部が壊死する放射線骨壊死などがあります。^[47]陽子線治療は頭蓋底腫瘍の患者に非常に効果的です。^[48]従来の光子放射線とは異なり、陽子は腫瘍を超えて浸透しません。陽子線治療は、健康な組織が放射線を受けたときに生じる治療関連の副作用のリスクを軽減します。臨床研究では、陽子線治療が頭蓋底腫瘍に効果的であることがわかっています。^{[49] [50] [51]}

陽子粒子は射出線量を蓄積しないため、陽子線治療では腫瘍から遠く離れた正常組織を温存することができます。このことは、頭頸部腫瘍に特に有効です。なぜなら、この領域のほぼすべての癌に解剖学的制約が見られるからです。陽子線治療特有の線量測定上の利点は、毒性の低減につながります。再照射を必要とする再発頭頸部癌の場合、陽子線治療は、腫瘍への放射線の集中線量を最大化しながら、周辺組織への線量を最小限に抑えることができるため、以前に複数回の放射線治療を受けた患者であっても、急性毒性プロファイルが最小限に抑えられます。^[52]

乳がん、特に左乳房の乳がんを従来の放射線で治療する場合、左乳房に近い肺と心臓は特に光子放射線による損傷を受けやすい。このような損傷は最終的に肺の問題（肺がんなど）やさまざまな心臓の問題を引き起こす可能性がある。腫瘍の位置によっては、食道や胸壁（白血病につながる可能性がある）にも損傷が起こる可能性がある。^[53]最近のある研究では、陽子線治療は近くの健康な組織への毒性が低く、従来の放射線と比較して病気の制御率は同程度であることが示された。^[54]他の研究者は、陽子ペンシルビームスキャン技術により、心臓の平均線量と内胸リンパ節の線量の両方を実質的にゼロに減らすことができることを発見した。^[55]

小規模な研究では、従来の光子放射線と比較して、陽子線治療では健康な組織への毒性線量が最小限に抑えられ^[56]、特に心臓と肺への線量が減少することがわかっています。^[57]乳がんの治療における陽子線治療のその他の潜在的な利点を調べるための大規模な試験が進行中です。^[58]

リンパ腫の主な治療は化学療法ですが、ホジキンリンパ腫や悪性非ホジキンリンパ腫では地固め的放射線療法が用いられることが多く、リンパ腫患者のごく一部には放射線単独による根治的治療が用いられます。残念ながら、化学療法剤による治療関連毒性と健常組織への放射線被曝は、リンパ腫生存者にとって大きな懸念事項です。陽子線治療などの高度な放射線治療技術は、重要な臓器を危険にさらさず、後期正常組織損傷のリスクを減らしながら、病気のコントロールという主な目的を達成するなど、臨床的に意義のある重要な利点をもたらす可能性があります。これは、治癒目的で治療を受け、治療後の余命が長いリンパ腫患者にとって特に重要です。^[59]

前立腺がんの場合、この問題はそれほど明確ではありません。公開された研究の中には、光子（ X線またはガンマ線療法）ではなく陽子で治療した場合、直腸および泌尿生殖器の長期的な損傷が軽減されることがわかっています。他の研究では、前立腺が特定の解剖学的構造に特に近い場合に限定して、わずかな違いが見られました。^{[60] [61]}比較的小さな改善が見られた理由は、患者のセットアップに一貫性がなかったことと、治療中に内臓が動いたことによるもので、精度向上の利点のほとんどが相殺されている可能性があります。^{[61] [62] [63]}ある情報源によると、わずか2.5 mm（0.098インチ）の動きの誤差で約20％の線量誤差が生じる可能性があります。^[要出典]また、前立腺の動きは5～10 mm（0.20～0.39インチ）であるとする情報源もあります。^[64]

毎年診断される前立腺がんの症例数は、上記の他の疾患の症例数をはるかに上回っており、そのため、すべての施設ではないが、一部の施設では治療時間のほとんどを前立腺治療に割り当てています。たとえば、2つの病院施設では陽子線治療能力の約65％^[65]と50％^[66]を前立腺がんに割り当てていますが、3番目の施設ではわずか7.1％しか割り当てていません。^[67]

全世界の数字を集計するのは難しいが、ある例によれば、2003年には世界中で行われた陽子線治療の約26％が前立腺がんの治療であった。^[68]

陽子線治療は消化管悪性腫瘍患者の治療耐性を高める大きな可能性を秘めていることが、ますます多くのデータから明らかになっています。リスク臓器への放射線量を減らすことができれば、化学療法の線量増加を促進したり、新しい化学療法の組み合わせを可能にしたりすることもできます。陽子線治療は、消化管がんに対する現在進行中の強化された複合治療において決定的な役割を果たすでしょう。以下のレビューでは、肝細胞がん、膵臓がん、食道がんの治療における陽子線治療の利点について紹介します。^[69]

肝細胞癌（最も一般的な原発性肝癌）に対する放射線治療では、治療後の肝機能不全とそれに続く肝不全のリスクがある。研究によると、陽子線治療は局所腫瘍制御、無増悪生存期間、全生存率に関して好ましい結果をもたらすことが示されている。 ^{[70] [71] [72] [73]}従来の光子線治療と比較した陽子線治療を調べた他の研究では、陽子線治療により生存率が向上し、副作用が少なくなることが示されている。そのため、陽子線治療は肝臓癌患者の一部で臨床転帰を大幅に改善する可能性がある。^{[74] [75]}

最初の放射線療法後に局所または領域再発を起こした患者の場合、すでに照射された組織に追加の光子放射線療法を行うことに医師が消極的であるため、治療の選択肢は限られています。再照射は、局所再発性頭頸部癌患者にとって治癒の可能性がある治療選択肢です。特に、ペンシルビームスキャンは再照射に最適である可能性があります。^[76]研究では、以前に光子放射線療法を複数回受けた患者であっても、副作用を許容できる陽子線治療を使用できる可能性が示されています。^{[77] [78] [79]}

ペンシルベニア大学とセントルイスのワシントン大学の研究チームは、 JAMA Oncology誌に陽子線治療の有効性の比較に関する大規模な研究を発表した。この研究では、同時化学放射線療法と併用した陽子線治療が、同時光子線治療と化学放射線療法と比較して、90日間の予定外の入院と全生存率の減少に関連しているかどうかを評価した。^[80]この研究には、治癒目的で同時化学放射線療法を受けた非転移性局所進行癌の成人患者1483人が含まれており、「陽子線化学放射線療法は、無病生存率と全生存率に差がなく、予定外の入院の原因となる急性有害事象の有意な減少に関連していた」と結論付けている。相当数のランダム化比較試験が募集中ですが、2020年8月時点で完了した試験は限られています。韓国の国立がんセンターが実施した再発肝細胞がんに対する陽子線治療と高周波アブレーション（RFA）を比較する第III相ランダム化比較試験では、陽子線治療群の方が2年間の局所無増悪生存率が良好であることが示され、陽子線治療（PBT）は「局所無増悪生存率と安全性の点でRFAに劣らず、RFAまたはPBTのどちらも再発性小型HCC患者に適用できることを示している」と結論付けられました。^[70]テキサス大学MDアンダーソンがんセンターが実施した局所進行食道がんに対する陽子線治療とIMRTを比較する第IIB相ランダム化比較試験では、陽子線治療はIMRTと比較して有害事象のリスクと重症度を軽減し、無増悪生存率は同等を維持するという結論が出ました。^[81]神経膠芽腫に対する光子線と陽子線を比較した別の第2相ランダム化比較試験では、重度のリンパ球減少症のリスクがある患者は陽子線治療の恩恵を受ける可能性があるという結論が出されました。^[82]スタンフォード大学の研究チームは、国立がんデータベースのデータを使用して、頭頸部、消化器、婦人科、リンパ腫、肺、前立腺、乳房、骨/軟部組織、脳/中枢神経系の9種類の腫瘍について、外部照射による一次がん治療後の二次がんのリスクを評価しました。^[83]この研究には合計450,373人の患者が含まれており、陽子線治療は二次がんのリスクが低いという結論が出ました。

この技術をいつ、どのように適用するのが最善かという問題は、医師や研究者の間でまだ議論されている。最近導入された方法の1つである「モデルベース選択」では、IMRTとIMPTの比較治療計画と正常組織合併症確率（NTCP）モデルを組み合わせて、陽子線治療から最も恩恵を受ける可能性のある患者を特定する。^{[84] [85]}

以下の項目について、陽子線治療（光子線治療と比較）の有効性を比較検討する臨床試験が進行中です。

• 小児がん—セントジュード小児研究病院、^[86]サムスンメディカルセンター^[87]
• 頭蓋底癌—ハイデルベルク大学^[88]
• 頭頸部がん—MDアンダーソン^[89] 、メモリアルスローンケタリングおよびその他のセンター^[90]
• 脳および脊髄癌—マサチューセッツ総合病院、^[91]ウプサラ大学およびその他のセンター、^[92] NRG腫瘍学^{[93] [94]}
• 肝細胞癌（肝臓）—NRG腫瘍学、^[95]長庚記念病院、^[96]ロマリンダ大学^[97]
• 肺がん—放射線治療腫瘍学グループ（RTOG）^[98] 、陽子線共同研究グループ（PCG）^[99] 、メイヨークリニック^[100]
• 食道がん—NRG腫瘍学^[101]ペンシルバニア大学アブラムソンがんセンター^[102]
• 乳がん—ペンシルバニア大学、^[103]陽子線共同研究グループ（PCG）^[104]
• 膵臓がん—メリーランド大学、^[105]陽子線共同研究グループ（PCG）^[106]

ページの右側の図は、異なるエネルギーの X 線ビーム ( IMRT、左のフレーム) と陽子ビーム (右のフレーム) が人体組織にどのように浸透するかを示しています。かなりの厚さを持つ腫瘍は、図の赤い線の分布として示される IMRT の拡散ブラッグ ピーク (SOBP) で覆われています。SOBP は、ずらした深さでいくつかの純粋なブラッグ ピーク (青い線) が重なり合ったものです。

メガボルトX線療法は陽子線療法よりも「皮膚温存の可能性」が低く、皮膚および非常に浅い深さでのX線放射線は陽子線療法よりも低くなります。ある研究では、受動的に散乱した陽子場は、治療用のメガボルト（MeV）光子ビーム（約60％）と比較して、皮膚への入射線量（約75％）がわずかに高いと推定されています。^[3] X線放射線量は徐々に減少し、体の深部の組織を不必要に傷つけ、ビームの入射口の反対側の皮膚と表面組織を損傷します。2つの方法の違いは、次の点に依存します。

• SOBPの幅
• 腫瘍の深さ
• 腫瘍を治療するビームの数

入口での皮膚への損傷が少ないという X 線の利点は、出口での皮膚への損傷によって部分的に相殺されます。

X線治療は通常、反対側から複数回の照射で行われるため、皮膚の各部位は入射X線と出射X線の両方にさらされます。陽子線治療では、入射点の皮膚への照射量は高くなりますが、腫瘍の反対側の組織は放射線を浴びません。そのため、X線治療では皮膚と表面組織へのダメージがわずかに少なく、陽子線治療では標的の前と後ろの深部組織へのダメージが少なくなります。^[5]

これらの治療法を比較する際に重要な考慮事項は、装置が散乱法（歴史的に最も一般的）で陽子線を照射するか、スポットスキャン法で陽子線を照射するかである。スポットスキャンでは、スポットごとに SOBP の幅を調整できるため、高線量領域内の正常（健康）組織の体積が減少する。また、スポットスキャンでは強度変調陽子線治療（IMPT）が可能であり、最適化アルゴリズムを使用して個々のスポット強度を決定することで、腫瘍を照射しながら正常組織を保護するという相反する目標のバランスをとることができる。スポットスキャンが利用できるかどうかは、装置と施設によって異なる。スポットスキャンは、より一般的にはペンシルビームスキャンと呼ばれ、 IBA 、日立、Mevion（ 2017年に米国FDAの承認を受けた HYPERSCAN ^[107]として知られる）、およびVarianで利用できる。

医師は、腫瘍の種類、ステージ、および場所に基づいて、手術を使用するか、陽子線治療（または放射線治療）を使用するかを決定します。手術の方が優れている場合（皮膚黒色腫など）、放射線の方が優れている場合（頭蓋底軟骨肉腫など）、および同等である場合もあります（前立腺がんなど）。また、手術と放射線治療が併用される場合もあります（直腸がんや早期乳がんなど）。

外部陽子線治療の利点は、手術と直接競合するのではなく、放射線治療がすでに適応となっている場合の外部X線治療や密封小線源治療との線量測定上の差にあります。 ^[31]陽子線治療の最も一般的な適応である前立腺がんの場合、陽子線治療を手術、密封小線源治療、またはその他の治療と直接比較した臨床試験では、陽子線治療の臨床的利点は示されていません。実際、これまでで最大規模の研究では、陽子線治療と比較してIMRTの方が消化器疾患の罹患率が低いことが示されました。^[108]

陽子線治療は外部放射線治療の一種であり、他の放射線治療と同様のリスクと副作用がある。陽子線治療はブラッグピークを最大限活用するため、深部組織腫瘍の治療領域外の線量はX線治療よりも大幅に少なくなる。陽子線治療は40年以上使用されており、成熟した技術である。すべての医学的知識と同様に、放射線と腫瘍および正常組織との相互作用についての理解はまだ不完全である。^[109]

歴史的に、陽子線治療は高額でした。2003年に発表された分析によると、陽子線治療の費用はX線治療の約2.4倍です。^[110]より新しく、より安価で、数十カ所以上の陽子線治療センターが費用を下げており、より正確な3次元ターゲティングを提供しています。より少ない治療セッション（1/3以下）でより高い陽子線量を投与することも費用を下げています。^{[111] [112]}したがって、より優れた陽子線技術がより広く利用可能になるにつれて、費用は下がると予想されます。2005年に発表された分析では、陽子線治療の費用は非現実的ではなく、患者にこの技術へのアクセスを拒否する理由にはならないと判定されました。^[113]いくつかの臨床状況では、陽子線治療は明らかに代替手段よりも優れています。^{[114] [115]}

2007年の研究では、前立腺がんに対する陽子線治療の有効性について懸念が表明されたが^{[116]、スキャン技術の改善やより正確な線量投与（「}ペンシルビームスキャン」）などの技術の新たな発展により、この状況は大幅に変化する可能性がある。^[117]ハーバード大学の医療経済学者アミタブ・チャンドラ氏は、「陽子線治療はアメリカの医療技術のデススターのようなもので、アメリカの医療が抱えるすべての問題の比喩だ」と述べた。^[118]陽子線治療は、一部のがん種では費用対効果が高いが、すべてのがん種に当てはまるわけではない。^{[119] [120]} 特に、前立腺がんの治療には、他の治療法の方が全体的な価値が高い。^[119]

2018年現在、単一部屋の粒子線治療システムのコストは4,000万ドル、複数部屋のシステムは最大2億ドルかかります。^{[121] [122]}

2020年8月現在、世界中に89以上の粒子線治療施設があり^[123] 、さらに少なくとも41の施設が建設中です。^[124] 2020年8月現在、米国には34の陽子線治療センターが稼働しています。2015年末の時点で、世界中で154,203人以上の患者が治療を受けています。^[125]

がん治療における陽子線の普遍的利用を阻む要因の一つは、必要なサイクロトロンやシンクロトロン装置の大きさとコストである。いくつかの産業界は、患者に陽子線治療を施すための比較的小型の加速器システムの開発に取り組んでいる。^[126]研究されている技術には、超伝導 シンクロサイクロトロン（FMサイクロトロンとも呼ばれる）、超小型シンクロトロン、誘電体壁加速器^[126]、線形粒子加速器^[112]などがある。

2024年現在、米国の陽子線治療センター^[update]（初回治療日順）は以下の通りである：^{[24] [127]}

インディアナ州ブルーミントンにあるインディアナ大学ヘルス陽子線治療センターは2004 年に開設され、2014 年に営業を停止しました。

2020年7月、南オーストラリア保健医療研究所の2番目の建物「SAHMRI 2」の建設が始まった。この建物には、オーストラリアン・ブラッグ陽子線治療研究センターが入居し、南半球最大の保健・生物医学地区であるアデレードのバイオメッド・シティに5億豪ドル以上をかけて増設される。陽子線治療ユニットはプロトム・インターナショナルが供給し、マサチューセッツ総合病院で使用されているものと同じラディアンス330陽子線治療システムを設置する。フル稼働時には、年間約600～700人の患者を治療することができ、そのうち約半数が小児と若年成人になると予想される。施設は2023年後半に完成し、最初の患者は2025年に治療される予定である。^[181] 2024年に南オーストラリア州政府はプロジェクトの実施について懸念を表明した。^[184]

アポロ病院傘下のタミル・ナードゥ州チェンナイにあるアポロ・プロトン・キャンサー・センター（APCC）は、がん専門病院である。^[185] APCCは、インドで唯一、国際合同委員会の認定を受けたがん病院である。^[186]

2020年1月、テルアビブ・ソウラスキー医療センターのイチロフ病院に陽子線治療センターが建設されることが発表された。このプロジェクトの建設は寄付金で完全に賄われ、治療室が2室設置される。^[187] 2023年の新聞報道によると、3～4年で完成する予定だという。この報道では、「がん治療のための陽子線治療はイスラエルと中東に到来し、臨床試験が進行中で、ハダッサ医療センターは既存の病院環境に合うように設計された独自のシステムを開発したイスラエルの企業P-Cureと提携している」とも述べられている。^[188]

2021年10月、アマンシオ・オルテガ財団はスペイン政府およびいくつかの自治州と協力し、公衆衛生システムに陽子加速器10台を設置するために2億8000万ユーロを寄付した。^[189]

2013年、英国政府は、先進放射線治療のための2つのセンターを設立するために2億5000万ポンドの予算が組まれたと発表した。マンチェスターのクリスティNHS財団トラスト（クリスティ病院）は2018年にオープンし、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン病院NHS財団トラストは2021年にオープンした。これらのセンターでは、高エネルギー陽子線治療のほか、強度変調放射線治療（IMRT）や画像誘導放射線治療（IGRT）などの先進放射線治療を提供している。^[190] 2014年、英国ではマージーサイドのクラッターブリッジがんセンターNHS財団トラストでのみ低エネルギー陽子線治療が受けられた。しかし、NHSイングランドは、適切な症例を海外、主に米国で治療するための費用を支払ってきた。そのような症例は、2008年の18件から2013年には122件に増加し、そのうち99件は子供だった。国民保健サービスの費用は、1件あたり平均約10万ポンドだった。^[191]

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